[发明专利]一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法

说明书

技术领域

 本发明属于CuZnAl记忆合金技术领域，特指一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法。

背景技术

CuZnAl记忆合金成本低廉、加工性能好，近年来得到广泛的研究和发展，在基本解决CuZnAl记忆合金晶粒粗大，以及马氏体稳定化后，该合金逐渐进入实际推广应用阶段。如利用CuZnAl记忆合金所具有的感温和驱动双重功能，制作用于煤矿井下火灾监测的井下火灾防预系统装置，以及过热保护器装置。但在实际工作中如何提高CuZnAl记忆合金的记忆性能，保证CuZnAl记忆合金具有最佳的记忆性能，这一直是铜基形状记忆合金研究的重点之一。在冷热循环过程中，合金内部发生正逆热弹性马氏体相变，马氏体与母相之间相界面随外界温度的变化作往复迁移，界面位错在迁移过程中不断增殖，从而影响正逆热弹性马氏体相变的转变量，在合金的记忆性能上表现为双程记忆量不断减小。如何提高铜锌铝记忆合金的记忆性能一直是阻碍其推广应用的瓶颈问题。针对这一问题，本发明开发了一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法。经过查询，未见有相关专利发表。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高CuZnAl记忆合金记忆性能的方法。其特征为：制备CuZnAl记忆合金，其化学成分为重量百分比，Zn22%-26%，Al3%-4%，余量为铜。采用中频感应电炉进行熔化，上述合金熔化后加入特种复合稀土变质剂0.2%-1.0%，也是重量百分比（ 其中：Y为特种复合稀土变质剂重量的30-45％、La为特种复合稀土变质剂重量的5-15％、Nb为特种复合稀土变质剂重量的3-10％、Ce为特种复合稀土变质剂重量的3-10％、V为特种复合稀土变质剂重量的1-8％、Eu+Zr +Pr + Tb +Ti+ Er+B + Ho +Lu为特种复合稀土变质剂重量的5-15%，余量为铜），熔炼温度达到1300－1350℃时，浇注成直径为φ80×150mm的铸锭。退火处理是加热到820℃保温24小时后随炉冷却，然后去除表面2-3mm的脱锌层，再锻打至11mm厚的板材，最后轧制成0.3mm薄板。设置热处理淬火工艺，其具体工艺为：790℃-880℃保温20－40分钟后淬入室温油中，再依次进行140－160℃油中保温20－40分钟、90－100℃水中保温20－30分钟、40－50℃水中保温20－30分钟三级时效处理。选取的预应变量是为5－25%。循环介质分别为100℃油和室温水。

特种复合稀土变质剂加入量可优选为：0.4%-0.6%；热处理淬火工艺可优选为：835℃保温30分钟后淬入室温油中；三级时效处理可优选为：150℃油中保温30分钟、95℃水中保温25分钟、45℃水中保温25分钟。预应变量可优选为：15%，循环介质分别为100℃油和室温水，在此工艺参数下进行20次约束循环训练，此时合金的记忆性能在最佳范围内。

附图说明

图1  热处理淬火工艺与记忆性能的关系（循环介质为100℃油及室温水）

选取热处理淬火工艺为：790℃-880℃保温20－40分钟后淬入室温油中（见图1），再依次进行140－160℃油中保温20－40分钟、90－100℃水中保温20－30分钟、40－50℃水中保温20－30分钟三级时效处理。采用热处理淬火工艺和三级时效处理工艺时，在第一步热处理淬火时，不论生成的是9R还是18R马氏体，在随后的三级时效处理时，全部转变为18R马氏体，同时合金中的应力降低，保持了马氏体的有序结构，使得逆相变生核和马氏体再取向变得容易，因此提高了合金的记忆性能。

图2 预应变量与记忆性能的关系（三级时效处理，循环介质为100℃油及室温水）

选取预应变量为15%，循环介质为100℃油及室温水时，合金的记忆性能最好。由图2可以看出，随着预应变量的增加，合金的记忆性能增加，但是预应变量超过15％以后，合金的形状记忆性能下降。因为预应变量较小时，随预应变量的增加，有利于应力诱发马氏体的形核和长大，以及变体的运动和再取向，促使马氏体的择优取向，有利于合金的记忆性能增加。预应变量再增加时，大于15%以后，合金在冷热循过程中，内部发生正逆热弹性马氏体相变，马氏体与母相之间相界面随外界温度的变化作反复迁移，界面位错在迁移过程中不断增加，位错密度很快达到饱和值，从而影响正逆热弹性马氏体相变的转变量，使合金的记忆性能下降。

图3 循环介质为100℃油及室温水的X衍射      

特征线对M(1210)和M(2010)的间距大，这说明此时合金马氏体有序度高，因此合金的记忆性能好。

具体实施方式